專利名稱：：一種循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及冶金工藝，具體涉及一種節(jié)能減排與資源綜合利用的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：鋼渣是煉鋼轉(zhuǎn)爐或電爐排放的大宗類工業(yè)廢渣，占鋼產(chǎn)量的15%左右。一般還含有10%左右的廢鋼和15%以上的氧化鐵成分，又富含豐富的Ca、Mg質(zhì)成分的堿性氧化物化合礦物熟料，而且大部分呈渣包鐵、鐵包渣的固容化合物狀態(tài)，既難破又難磨，要達(dá)到破碎分選和提純后再利用，既廢工又廢力。因此，大部分低品位含鐵鋼渣沒有有效回收利用，可回收利用鐵素資源浪費(fèi)嚴(yán)重。同時，隨著我國重化工業(yè)快速發(fā)展，硫酸渣、瓦斯泥、除塵灰等冶金、化工塵泥等含鐵廢渣的排放量呈快速增長之勢，冶金、化工業(yè)廢渣有效處置與利用的資源與環(huán)境雙重問題將越發(fā)突出，而低品位含鐵廢渣再生制鐵及其廢渣資源處置再生技術(shù)是冶金、化工等重化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待突破的資源化技術(shù)。高爐冶煉制鐵用的原料主要由鐵礦石、燃料(焦炭)和熔劑(石灰石)三部分組成。通常，冶煉1噸生鐵需要消耗1.5-2.0噸鐵礦石，0.4-0.6噸焦炭，0.2-0.4噸熔劑，總計需要2-3噸原料。在高溫生產(chǎn)時，進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)原理見下l、2、3;從出鐵口和出渣口分別排出產(chǎn)生副產(chǎn)品稱謂高爐礦渣。主要反應(yīng)原理如下1.0+02==點(diǎn)燃==20)(氧氣不足時)，一氧化碳還原鐵礦中的Fe203或Fe304;2.FeA+CO^二2Fe+2C02或Fe304+4C0=3Fe+4C02.3.氧化鈣、氧化硅等其他成分，在高溫條件下融合成硅酸鹽類礦物-高爐礦渣。目前常規(guī)鋼渣冶煉制鐵利用的做法是，將鋼渣提純到高品位粒鐵、精礦粉等要求后，作為鐵礦石的替代原料利用；有的則將少量的〈10皿以下的鋼渣作為燒結(jié)添加料(一般摻量<5%)加以利用，因此利用率極低，未能從根本上解決含鐵鋼渣資源化再利用問題。而硫酸渣、高爐瓦斯泥、除塵灰等冶金、化工含鐵廢渣，由于品位不高，無法達(dá)到較高品位而替代精礦粉作為制鐵冶煉的主要原料要求，影響了制鐵生產(chǎn)中利用率的提高。因此，低品位含鐵鋼渣和大部分冶金、化工含鐵渣泥，大部分被制鐵行業(yè)廢棄，未能有效二次循環(huán)利用。同時，目前低品位含鐵鋼渣作為大宗工業(yè)固廢物主要用于水泥建材行業(yè)再利用，但由于穩(wěn)定性極差，一般要經(jīng)過長周期的堆存風(fēng)化徹底消解，方可利用，既占用了大量的土地資源又突現(xiàn)利用流程長、成本處理高、價值利用低等實(shí)際問題，影響了廢渣的綜合利用工作的開展。近年來，中國鋼鐵業(yè)迅速發(fā)展，每年產(chǎn)生的大量鋼渣，有效利用率不足20%，造成了極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。中國是資源緊缺型國家，特別是鐵礦石及廢鋼資源十分匱乏，有效開發(fā)利用鋼渣資源作為冶煉制鐵的生產(chǎn)原料工藝技術(shù)，有助于促進(jìn)鋼鐵業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展。為此，轉(zhuǎn)變含鐵廢渣資源的循環(huán)利用方式，探索新的高效回收再生冶煉工藝技術(shù)，特別是創(chuàng)新低品位含鐵鋼渣冶煉生鐵利用技術(shù)，將極大提高資源再生、再利用水平。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決低品位含鐵廢渣的資源循環(huán)利用問題，提供一種利用低品位含鐵鋼渣與冶金、化工含鐵渣泥作為高爐煉鐵用的燒結(jié)及其配礦主要原料來冶煉制鐵的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明以高爐制鐵冶煉技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新含鐵工業(yè)廢渣制鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)，在充分循環(huán)利用鐵素資源的同時，達(dá)到廢渣資源改性，實(shí)現(xiàn)廢渣資源化綜合利用目的。本發(fā)明的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝的基本思路為1、選擇低品位含鐵鋼渣和冶金、化工業(yè)產(chǎn)生各類含鐵渣泥，經(jīng)分類分級、磁選分選等回收加工后分別作為高爐制鐵用的燒結(jié)及其配礦主要原料，并冶煉制鐵，用配礦方法控制原料組成中S、P有害成分含量。2、生產(chǎn)工藝上，將》6mm的低品位含鐵鋼渣和〈6mm的鋼渣及冶金、化工含鐵渣泥燒成的鋼渣燒結(jié)礦作為高爐煉鐵原料，將硅石作為冶煉添加劑，以焦炭為燃料，適當(dāng)調(diào)整高爐風(fēng)溫等冶煉操作工藝的制鐵方法。3、技術(shù)上，按一定配比進(jìn)行鋼渣燒結(jié)礦及其含鐵鋼渣高爐制鐵冶煉。根據(jù)各廢料質(zhì)量，采用搭配使用方法，保持冶煉物料的平衡。力求在低品位含鐵礦原料條件下，貫徹高爐"高、熟、凈、小、均、穩(wěn)、少、好"冶煉制鐵方針，提高利用系數(shù)、降低能耗。為了達(dá)成前述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，包括下列步驟1)分類分選低品位含鐵鋼渣及冶金、化工含鐵渣泥，低品位含鐵鋼渣分選出粒徑》6mm的低品位含鐵鋼渣以及粒徑〈6畫的低品位含鐵鋼渣；2)將粒徑〈6mm的低品位含鐵鋼渣和冶金、化工含鐵渣泥復(fù)配燒結(jié)制得鋼渣燒結(jié)礦；3)以粒徑》6mm的低品位含鐵鋼渣和步驟2獲得的鋼渣燒結(jié)礦作為高爐煉鐵原料，將硅石作為冶煉添加劑，以焦炭為燃料進(jìn)行高爐煉鐵。上述粒徑〈6mra低品位含鐵鋼渣是指含鐵品位43.5%〉TFe》35%。以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，粒徑〈6ram低品位含鐵鋼渣摻入的重量百分比為30-55%。上述冶金、化工含鐵渣泥包括硫酸渣泥、高爐瓦斯泥和含鐵除塵污泥。其中硫酸渣泥是化工行業(yè)硫酸生產(chǎn)制備過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，一般生產(chǎn)一噸硫酸，需排放一噸左右的硫酸渣泥，俗稱硫酸渣。我國是硫酸生產(chǎn)、使用、消耗大國。目前，除少量應(yīng)用于煉鐵燒結(jié)添加料和水泥廠添加劑外，大部分作為廢棄物堆放，不僅造成環(huán)境污染，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還危害人類健康。因此，副產(chǎn)品硫酸渣泥利用來源廣泛。其含鐵品位50X〉TFe》45y。。以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，摻入量5-15%。高爐瓦斯泥是專指高爐冶煉過程中隨著高爐煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反應(yīng)而產(chǎn)生的微粒經(jīng)濕式或干式除塵而得到的工業(yè)固廢物。一般含鐵品位50%>TFe》45%;含炭量025%。以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，摻入量10-30%。含鐵除塵污泥是指鋼鐵行業(yè)高爐(包括C0REX爐)、轉(zhuǎn)(電)爐生產(chǎn)冶煉過程中排放收集的各類除塵灰，經(jīng)調(diào)濕處理后的污泥，俗稱除塵污泥，是鋼鐵業(yè)重要的工業(yè)固廢物。大部分含鐵品位50呢〉TFe》45呢。以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，摻入量15-25%。鋼渣燒結(jié)礦可采用下述燒結(jié)工藝制備，即將鋼渣燒結(jié)礦原料以上述工藝配礦要求，按傳統(tǒng)進(jìn)行布料、點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)，冷卻、整粒后得成品燒結(jié)礦的制備工藝進(jìn)行燒結(jié)，供高爐煉鐵使用。所述鋼渣燒結(jié)礦滿足含鐵品位46.5。/?！礣Fe》41.5y。；堿度R2:l.45-1.75;硫S含量<0.08%;磷P含量〈0.3%的要求。步驟3中，粒徑》6mra的低品位含鐵鋼渣的含鐵品位48.5%〉TFe>43.5%。以粒徑^6咖的低品位含鐵鋼渣與鋼渣燒結(jié)礦的總重量為基礎(chǔ)計，粒徑^6ram的低品位含鐵鋼渣的摻入量為40-70%;鋼渣燒結(jié)礦的摻入量為30-60°/0。硅石優(yōu)選Si02〉90%，以粒徑^6mm的低品位含鐵鋼渣與鋼渣燒結(jié)礦用于高爐煉鐵配礦的總重量為基礎(chǔ)計，硅石的摻入量為4-8%。較佳的，上述步驟3中，用鋼渣高爐煉鐵的操作工藝為按比例將爐料(即，鋼渣、鋼渣燒結(jié)礦全部替代鐵礦石)，和適量的焦炭燃料，及冶煉添加劑-硅石，同樣從爐頂裝入高爐，并通過位于爐缸部位風(fēng)口鼓入熱風(fēng)，焦炭在風(fēng)口前燃燒產(chǎn)生高溫煤氣，在上升過程中與下降的爐料相遇，發(fā)生一系列物理的化學(xué)的作用。爐料與煤氣之間的熱交換，水分蒸發(fā)，鐵氧化物的還原，生鐵的滲碳和熔化、造渣和脫硫等，最終定時從鐵口排放出鐵水。但整個過程應(yīng)適當(dāng)降低冶煉高爐風(fēng)溫。本發(fā)明的煉鐵工藝主要副產(chǎn)品是高爐礦渣，一般采用水淬粒化處理即可。高爐礦渣經(jīng)過磨細(xì)以后，既可以作為水泥混合材配制普硅水泥或礦渣水泥，也可以作為混凝土摻合料用于建筑商品混凝土。因此，高爐礦渣是水泥、混凝土行業(yè)資源化利用的重要原材料，循環(huán)利用領(lǐng)域廣泛和而且價值較高，已完全實(shí)現(xiàn)100%高附加值循環(huán)利用。本發(fā)明的關(guān)鍵在于以低品位含鐵鋼渣和冶金、化工含鐵渣泥復(fù)配燒結(jié)作為煉鐵的燒結(jié)礦；以低品位含鐵鋼渣與本燒結(jié)礦復(fù)配替代冶煉用鐵礦石，利用低品位含鐵鋼渣中豐富的Ca、Mg質(zhì)堿性氧化物化合礦物熟料的特點(diǎn)，輔以少量的硅石為冶煉添加劑、焦炭為燃料，達(dá)到降低鋼渣等含鐵廢渣冶煉制鐵成本的目的；以高爐制鐵工藝回收循環(huán)利用低品位含鐵鋼渣及冶金、化工渣泥中的鐵素資源，降低冶煉制鐵成本，并通過高爐制鐵工藝對冶金、化工廢渣改性，將全部廢渣轉(zhuǎn)換成高爐水渣再加以資源化利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高爐煉鐵工藝的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于低品位含鐵鋼渣與冶金、化工含鐵渣泥中具有豐富的鐵素資源，本身大部分是熟料，熔點(diǎn)較低，利于降低煉鐵綜合能值、縮短冶煉周期；其次，鋼渣的高堿度和活性，可以平衡硫酸渣的酸性；而且瓦斯泥等含鐵渣泥還中含有一定的可利用炭，易于燒結(jié)融合和冶煉還原，適量搭配利于優(yōu)勢互補(bǔ)。既保證了燒成率、品位、堿度，也滿足高爐冶煉對透氣性、還原性等冶金性能的要求；將》6mm的低品位含鐵鋼渣作為高爐鐵礦石主原料鐵礦石、石灰石溶劑的雙重作用來替代，充分發(fā)揮了鋼渣在高溫條件下，具有催化化學(xué)還原Fe的能力；實(shí)現(xiàn)了含鐵鋼渣與冶金含鐵渣泥中的鐵素資源充分回收循環(huán)利用，又將冶金廢渣轉(zhuǎn)換成有用的高爐水渣，便于后期的資源利用。由于鋼鐵業(yè)是典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，S卩鐵礦資源一制鐵一制鋼一鋼鐵消費(fèi)產(chǎn)品一產(chǎn)生廢鋼、廢渣一鐵礦、水泥建材等再生的資源循環(huán)過程。因此，循環(huán)利用含鐵鋼渣回收冶金含鐵塵泥可以通過高爐冶煉制鐵循環(huán)利用金屬資源，同時將冶金廢渣轉(zhuǎn)換成更高價值的高爐水渣資源，有利于各類資源的循環(huán)利用。2、具有顯著經(jīng)濟(jì)性一方面將鋼渣等冶金、化工廢渣改性為高爐礦渣資源，拓展廢渣利用途徑，開拓了金屬鐵礦冶煉利用二次資源，提高資源附加值，節(jié)約天然礦石，節(jié)約能源，資源永續(xù)利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。另一方面，也有助于降低冶煉綜合成本，又節(jié)約資源能源。可以起到"以廢利廢、變廢為寶"的作用，有利于促進(jìn)節(jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。具體實(shí)施例方式1、首先按以下燒結(jié)配礦工藝指標(biāo)完成鋼渣燒結(jié)礦燒成鋼渣燒結(jié)礦原材料成分表及配比表-1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3、具體操作方法為:(1)分類回收加工冶金、化工行業(yè)產(chǎn)生的低品位含鐵鋼渣及各類含鐵渣泥，按燒結(jié)和高爐制鐵的配礦要求進(jìn)行原材料分類利用管理；將》6mm的低品位含鐵鋼渣和上述鋼渣燒結(jié)礦作為高爐煉鐵原料。(2)將〈6mm低品位含鐵鋼渣和硫酸渣、高爐瓦斯泥、除塵污泥等含鐵渣泥按燒結(jié)配礦要求進(jìn)行鋼渣燒結(jié)礦燒結(jié)。鋼渣燒結(jié)礦采用下述燒結(jié)工藝制備，即將鋼渣燒結(jié)礦原料以上述工藝配礦要求，按傳統(tǒng)進(jìn)行布料、點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)，冷卻、整粒后得成品燒結(jié)礦的制備工藝進(jìn)行燒結(jié)，供高爐煉鐵使用。(3)將^6mra的含鐵鋼渣和鋼渣燒結(jié)礦作為高爐鐵礦原料，將硅石作為冶煉添加劑，以焦炭為燃料，按上述比例將原料、燃料、添加劑，從爐頂裝入高爐，并通過位于爐缸部位風(fēng)口鼓入熱風(fēng)，焦炭在風(fēng)口前燃燒產(chǎn)生高溫煤氣，在上升過程中與下降的爐料相遇，發(fā)生一系列物理的化學(xué)的作用。爐料與煤氣之間的熱交換，水分蒸發(fā)，鐵氧化物的還原，生鐵的滲碳和熔化、造渣和脫硫等，最終定時從鐵口排放出鐵水。但整個過程應(yīng)適當(dāng)降低冶煉高爐風(fēng)溫。主要冶煉工藝技術(shù)參數(shù)熱風(fēng)溫度/攝氏度930-1000°C;綜合堿度1.05-1.20;綜合含鐵品位/%:42.5-47.5%;噸鐵焦比/kg:680-780kg;(4)主要副產(chǎn)品是高爐礦渣，一般采用水淬粒化即可。4、經(jīng)生產(chǎn)和檢驗(yàn)獲得如下產(chǎn)品和技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到循環(huán)利用要求。4.1鋼渣高爐煉鐵產(chǎn)品檢驗(yàn)合格:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>4.2鋼渣高爐煉鐵的副產(chǎn)品一高爐礦渣成分檢驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果無游離氧化鈣f.Cao及其他不安定因素，可作為高爐礦渣資源化利用。4.3主要生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)對比表不同工藝高爐制鐵主要技術(shù)指標(biāo)對比表-3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>以300-450m3小型高爐為例，鋼渣高爐制鐵可節(jié)約成本300元/噸。權(quán)利要求1.一種循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，包括下列步驟a、分類分選低品位含鐵鋼渣及冶金、化工含鐵渣泥，低品位含鐵鋼渣分選出粒徑≥6mm的低品位含鐵鋼渣以及粒徑<6mm的低品位含鐵鋼渣；b、將粒徑<6mm的低品位含鐵鋼渣和冶金、化工含鐵渣泥復(fù)配燒結(jié)制得鋼渣燒結(jié)礦；c、以粒徑≥6mm的低品位含鐵鋼渣和步驟2獲得的鋼渣燒結(jié)礦作為高爐煉鐵原料，將硅石作為冶煉添加劑，以焦炭為燃料進(jìn)行高爐煉鐵。2.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述粒徑〈6翻低品位含鐵鋼渣其含鐵品位43.5%>TFe》35%。3.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，粒徑〈6mm低品位含鐵鋼渣摻入的重量百分比為30-55%。4.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述冶金、化工含鐵渣泥包括硫酸渣泥、高爐瓦斯泥和含鐵除塵污泥。5.如權(quán)利要求4所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述硫酸渣泥含鐵品位50。/。〉TFe^45y。，以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，摻入量5-15%;所述高爐瓦斯泥含鐵品位50y?！礣Fe》45y。；含炭量025%，以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，摻入量10-30%;所述含鐵除塵污泥含鐵品位50%〉11^》45%，以燒結(jié)礦復(fù)配原料的總重量為基礎(chǔ)計，摻入量15-25%。6.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述鋼渣燒結(jié)礦滿足含鐵品位46.5。/?！礣Fe^41.5y。；堿度R2:1.45-1.75;硫S含量〈0.08%;磷P含量〈0.3%的要求。7.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟c中，粒徑^6畫的低品位含鐵鋼渣的含鐵品位48.5°/。>TFe》43.5%。8.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟c中，以粒徑》6mm的低品位含鐵鋼渣與鋼渣燒結(jié)礦的總重量為基礎(chǔ)計，粒徑》6咖的低品位含鐵鋼渣的摻入量為40-70%;鋼渣燒結(jié)礦的摻入量為30-60%。9.如權(quán)利要求1所述循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟c中，硅石優(yōu)選Si02〉90成以粒徑》6mm的低品位含鐵鋼渣與鋼渣燒結(jié)礦用于高爐煉鐵配礦的總重量為基礎(chǔ)計，硅石的摻入量為4-8%。全文摘要本發(fā)明涉及冶金工藝，公開了一種循環(huán)利用鋼渣及冶金、化工含鐵廢渣的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝，包括下列步驟分類分選低品位含鐵鋼渣及冶金、化工含鐵渣泥，低品位含鐵鋼渣分選出粒徑≥6mm的低品位含鐵鋼渣以及粒徑＜6mm的低品位含鐵鋼渣；將粒徑＜6mm的低品位含鐵鋼渣和冶金、化工含鐵渣泥復(fù)配燒結(jié)制得鋼渣燒結(jié)礦；以粒徑≥6mm的低品位含鐵鋼渣和步驟2獲得的鋼渣燒結(jié)礦作為高爐煉鐵原料，將硅石作為冶煉添加劑，以焦炭為燃料進(jìn)行高爐煉鐵。本發(fā)明在充分循環(huán)利用鐵素資源的同時，達(dá)到廢渣資源改性，實(shí)現(xiàn)了廢渣資源化綜合利用目的。文檔編號C21B5/00GK101532068SQ20091004915公開日2009年9月16日申請日期2009年4月10日優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日發(fā)明者崔四榮申請人:泰州市振昌鋼鐵有限公司